姜黃素固體分散體單層滲透泵控釋片的制備和處方優(yōu)化

嚴 巍， 胡春霞， 張智強

（1. 鄭州澍青醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校， 河南 鄭州450064； 2. 天津藥物研究院藥業(yè)有限責(zé)任公司， 天津300301）

姜黃素是姜黃、 莪術(shù)、 郁金等中藥的主要成分, 具有抗動脈硬化、 抗腫瘤、 抗炎、 抗氧化、 保護心肌等多種藥理活性[1-6], 幾乎無毒副作用。 但該成分具有遇光易氧化、 水溶性較差、 胃腸道吸收受限, 口服吸收生物利用度低等缺點[7-9], 故為了提高姜黃素臨床應(yīng)用效果, 需要對其進行制劑學(xué)研究。

固體分散體技術(shù)可有效提高藥物溶解度及生物利用度, 韓剛等[10-11]報道, 將姜黃素制備成固體分散體后其溶解度顯著提高, 生物利用度提高至690%, 但其血藥濃度波動過大, 可能會對機體器官造成損傷。 姜黃素在胃腸道各段均有吸收, 吸收窗較廣[12-13], 制備成緩釋制劑后有助于藥物在體內(nèi)充分吸收, 進而為提高生物利用度奠定基礎(chǔ)； 陳曦等[14]發(fā)現(xiàn), 姜黃素自微乳微孔滲透泵控釋片需用到大量的表面活性劑和助表面活性劑； 鄭少華等[15]采用HPMC K4M 制備姜黃素緩釋片, 但它易受外腸道pH 等因素影響, 體內(nèi)外相關(guān)性較差[16-19]。滲透泵片以零級釋放動力學(xué)為主要特征, 而且體內(nèi)外相關(guān)性較高, 是一種理想的緩控釋制劑[20-24]。 因此, 本實驗制備姜黃素固體分散體單層滲透泵控釋片, 并進行處方優(yōu)化, 以期減少給藥次數(shù)、 提高用藥順從性、 降低血藥濃度峰谷波動,為相關(guān)制劑研發(fā)提供實驗參考。

1 材料

1.1 儀器 U3000 型高效液相色譜儀 （配置DAD 檢測器, 戴安中國有限責(zé)任公司）； BP210D型電子天平 [十萬分之一, 賽多利斯科學(xué)儀器（北京） 有限公司]； TDP-6 型單沖壓片機（吉首市中湘制藥機械廠）； BY-300A 型包衣鍋（上海黃海藥檢儀器有限公司）； RCZ-6C3 型智能溶出試驗儀（鄭州南北儀器設(shè)備有限公司）； Fluko 型磁力攪拌器（弗魯克流體機械制造有限公司）；BPZ-6120-2B 型真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 試藥 姜黃素原料藥（批號12041505, 含有量＞98%, 成都普思生物技術(shù)有限責(zé)任公司）； 姜黃素對照品（批號110823-201004, 中國食品藥品檢定研究院）。 羧甲基纖維素鈉（CMC-Na, 批號151015, 聚合度800～1 200, 江蘇艾康生物醫(yī)藥研發(fā)有限公司）； 聚乙烯吡咯烷酮K30 （PVP K30,國藥集團化學(xué)試劑有限公司）； 微晶纖維素（MCC101, 批號150920, 河南華悅化工產(chǎn)品有限公司）； 乳糖（批號20141210001, 型號80 目, 藥用級, 西安天正藥用輔料有限公司）； NaCl （批號AD20160426, 陜西盤龍醫(yī)藥物流有限公司）；PEG4000 （批號T20160510, 南通奧諾化工有限公司）； 醋酸纖維素（結(jié)合酸54.5% ～56.0%, 國藥集團化學(xué)試劑有限公司）； 硬脂酸鎂 （批號20161012, 曲阜市天利藥用輔料有限公司）； 鄰苯二甲酸二丁酯（DBP, 批號20151115S, 天津市大茂科技化工有限公司）。

2 方法與結(jié)果

2.1 姜黃素含有量測定

2.1.1 色譜條件 Angilent Extend C18色譜柱（150 mm×4.6 mm, 5 μm）； 檢測波長421 nm； 流動相乙腈-4.0%醋酸（50 ∶50）； 柱溫40 ℃； 體積流量1.0 mL/min； 進樣量20 μL。

2.1.2 線性關(guān)系考察 精密稱取姜黃素對照品10.00 mg, 置于10 mL 量瓶中, 乙腈超聲5 min,靜置至室溫后乙腈-4.0%醋酸（50 ∶50） 定容至刻度, 即得1.0 mg/mL 貯備液, 量取1.0 mL 至10 mL量瓶中, 乙腈-4.0% 醋酸（50 ∶50） 定容,搖勻后得100 μg/mL 對照品溶液, 流動相進一步配制成45.0、 22.5、 15.0、 1.5、 0.05 μg/mL, 在“2.1.1” 項色譜條件下進樣測定。 以溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)（X）, 峰面積為縱坐標(biāo)（Y） 進行回歸, 得方程Y=28.778X+20.815 （r=0.999 9）, 在0.05～45.0 μg/mL 范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。

2.1.3 供試品溶液制備 取10 片滲透泵片, 除去包衣膜, 研缽中研細。 取0.5 g （相當(dāng)于姜黃素36 mg） 轉(zhuǎn)移至25 mL 量瓶中, 加入20 mL 乙腈超聲溶解, 流動相定容至刻度, 0.45 μm 微孔濾膜過濾, 精密量取續(xù)濾液1.0 mL 至100 mL 量瓶中, 流動相定容, 搖勻, 即得。

2.1.4 方法學(xué)考察 取“2.1.3” 項下供試品溶液, 在“2.1.1” 項色譜條件下進樣測定6 次, 測得姜黃素峰面積RSD 為0.41%, 表明儀器精密度良好。 于5 d 內(nèi)在“2.1.1” 項色譜條件下進樣測定, 每天1 次, 測得姜黃素峰面積RSD 為0.93%,表明溶液在5 d 內(nèi)穩(wěn)定性良好。 按 “2.1.3” 項下方法平行制備6 份供試品溶液, 在 “2.1.1”項色譜條件下進樣測定, 測得姜黃素含有量RSD為1.27%, 表明該方法重復(fù)性良好。 取研磨后粉末, 精密加入對照品溶液 （15.0 μg/mL） 0.5、1.0、 1.5 mL, 按“2.1.3” 項下方法制備供試品溶液, 在“2.1.1” 項色譜條件下進樣測定, 測得姜黃素平均加樣回收率為99.32%, RSD為1.25%。

2.2 釋放度測定 采用2015 年版《中國藥典》四部附錄（0931） 第二法槳法。 以900 mL 超聲處理的蒸餾水為滲透泵片釋放介質(zhì), 轉(zhuǎn)速100 r/min,溫度（37±0.5）℃, 預(yù)定時間點自動取樣3 mL,并自動補加3 mL 空白釋放介質(zhì), 避光操作,0.45 μm微孔濾膜過濾后, 在“2.1.1” 項色譜條件下進樣測定, 并繪制體外釋藥曲線。

2.3 固體分散體單層滲透泵控釋片制備

2.3.1 固體分散體[10]取姜黃素原料藥2.0 g、PVP K30 8.0 g, 置于三角燒瓶中, 加入200 mL 無水乙醇, 50 ℃下磁力攪拌4 h 至溶液體系澄清, 于50 ℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去有機溶劑, 即得。 粉碎后過80 目篩, 敞口置于干燥器中保存。

2.3.2 滲透泵片片芯 輔料均過80 目篩, 制備100 片, 方法為取固體分散體（18 g）、 CMC-Na、滲透活性劑NaCl、 MCC （3 g） 等混合均勻, 加入乳糖至0.5 g/片。 選擇90%乙醇作為黏合劑制備片芯軟材, 方法為過20 目篩后置于45 ℃真空干燥箱中過夜干燥, 20 目整粒, 加入1%硬脂酸鎂, 壓制后得到直徑為1.1 cm 的圓形片芯, 每片含姜黃素36 mg, 片芯硬度（50±10） N。

2.3.3 包衣液 稱取醋酸纖維素2.0 g、 鄰苯二甲酸二丁酯0.4 g, 加到100 mL 包衣溶劑中（丙酮∶水=85 ∶15）, 超聲10 min, 加入適量PEG 4000,攪拌均勻, 即得。 包衣參數(shù)為體積流量4 mL/min,轉(zhuǎn)速35 r/min, 溫度45 ℃, 達到預(yù)定片重后通風(fēng)30 min。 45 ℃下, 將姜黃素滲透泵片置于烘箱中老化12 h。

2.4 單因素試驗

2.4.1 填充劑種類 固定其他處方不變, 考察淀粉、 蔗糖、 乳糖（質(zhì)量分數(shù)均為24%） 對釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度的影響, 結(jié)果見圖1。 由圖可知, 淀粉作為填充劑時釋藥前期較快, 但12 h后累積釋放度最低； 蔗糖總體釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度均低于乳糖, 而且后者本身流動性和可壓性均較優(yōu), 故選擇乳糖作為填充劑。

圖1 填充劑種類對藥物釋放的影響Fig.1 Effects of filler kind on drug release

2.4.2 滲透活性劑種類 固定其他處方不變, 考察甘露醇、 NaCl、 KCl （質(zhì)量分數(shù)均為24%） 對釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度的影響, 結(jié)果見圖2。由圖可知, 滲透泵片釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度依次為NaCl＞KCl＞甘露醇, 故選擇NaCl 作為滲透活性劑。

圖2 滲透活性劑種類對藥物釋放的影響Fig.2 Effects of permeation enhancer kind on drug release

2.4.3 NaCl 用量 固定其他處方不變, 考察NaCl用量30%、 36%、 42%對釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度的影響, 結(jié)果見圖3。 由圖可知, 當(dāng)NaCl 用量為150 mg 時, 釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度均較低； 210 mg 時, 前期釋藥較快, 但12 h 內(nèi)累積釋放度不高。

圖3 NaCl 用量對藥物釋放的影響Fig.3 Effects of NaCl consumption on drug release

2.4.4 CMC-Na 用量 固定其他處方不變, 考察CMC-Na 用量3%、 5%、 7%對釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度的影響, 結(jié)果見圖4。 由圖可知, 隨著CMC-Na 用量增加, 釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度也逐漸提高。

2.4.5 PEG 4000 用量 固定其他處方不變, 考察PEG 4000 用量10%、 15%、 20%對釋藥速率和12 h內(nèi)累積釋放度的影響, 結(jié)果見圖5。 由圖可知, 隨著PEG 4000 用量增加, 釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度也逐漸提高。

2.4.6 包衣增重 固定其他處方不變, 考察包衣增重4%、 6%、 8%對釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度的影響, 結(jié)果見圖6。 由圖可知, 隨著包衣增重增加, 釋藥速率和12 h 內(nèi)累積釋放度均呈下降趨勢。

圖4 CMC-Na 用量對藥物釋放的影響Fig.4 Effects of CMC-Na consumption on drug release

圖5 PEG 4000 用量對藥物釋放的影響Fig.5 Effects of PEG 4000 consumption on drug release

圖6 包衣增重對藥物釋放的影響Fig.6 Effects of coating weight gain on drug release

2.5 正交試驗 在單因素試驗基礎(chǔ)上, 以片芯處方中NaCl 用量（A）、 CMC-Na 用量（B）, 以及包衣處方中PEG 4000 用量（C）、 包衣增重（D） 為影響因素, 設(shè)計L9（34） 正交試驗進行優(yōu)化, 因素水平見表1。

表1 因素水平Tab.1 Factor and levels

然后, 選擇3 個時間點（2、 6、 12 h） 對體外釋藥進行監(jiān)控, 分別以累積藥物釋放度20%、55%、 90%為參考標(biāo)準, 權(quán)重系數(shù)均設(shè)定為1 （L1、L2、 L3）； 對釋藥曲線進行線性回歸, 權(quán)重系數(shù)設(shè)定為3（L4）, 計算綜合評分L, 公式為L= | L1-20% | ×100×1+| L2-55% | ×100×1+| L3-90% | ×100×1+| L4-1 | ×100×3。 結(jié)果見表2, 方差分析見表3。

表2 試驗設(shè)計及結(jié)果Tab.2 Design and results of tests

表3 方差分析Tab.3 Analysis of variance

由此可知, 各因素影響程度依次為A＞C＞D＞B, 其中因素A 對體外釋藥有顯著影響 （P ＜0.05）, 最 優(yōu) 處 方 為 A1B1C3D3, 即 NaCl 用 量170 mg, CMC-Na 用量25 mg, PEG 4000 用量12%, 包衣增重4.5%, 綜合評分15.1。

2.6 體外釋藥行為研究 按照優(yōu)化處方制備3 批滲透泵片, 釋藥曲線見圖7, 可知處方重復(fù)性良好, 12 h 內(nèi)累積釋放度為92.42%。 然后, 分別采用零級、 一級、 Higuchi 模型進行擬合, 結(jié)果見表4, 可知零級模型擬合度最高。

表4 藥物釋放模型Tab.4 Models for drug release

圖7 3 批樣品釋藥曲線Fig.7 Drug release curves for three batches of samples

2.7 不同制劑體外釋藥行為比較 制備固體分散體片100 片, 方法為取固體分散體18 g、 微晶纖維素3 g, 與29 g 乳糖混勻, 以90%乙醇為黏合劑制備軟材, 過20 目篩, 置于45 ℃真空干燥箱中干燥過夜, 20 目整粒, 加入1% 硬脂酸鎂, 壓片, 即得, 每片含姜黃素36 mg； 另取原料藥3.6 g、 微晶纖維素3 g, 與43.4 g 的乳糖混勻后同法制備100 片原料藥片, 每片含姜黃素36 mg。 根據(jù)實際情況, 2 h 前適當(dāng)增加取樣點, 按“2.2” 項下方法測定釋放度, 結(jié)果見圖8, 可知單層滲透泵控釋片體外釋藥行為與固體分散體片、 原料藥片相比發(fā)生了較大變化。

圖8 不同制劑釋藥曲線Fig.8 Drug release curves for different preparations

3 討論

藥物溶解度不僅對滲透泵片處方有較大影響,而且會直接影響藥物在機體胃腸道的吸收速度和程度, 進而影響生物利用度。 單層滲透泵片一般適合溶解度良好的藥物, 但姜黃素溶解度較差[7], 故制成該劑型時需要進行制劑學(xué)改造, 本實驗參考前期報道[10]制備姜黃素固體分散體, 溶解度顯著提高, 可為其奠定基礎(chǔ)。

盡管固體分散體技術(shù)提高了姜黃素溶解度, 但仍不能產(chǎn)生足夠的滲透壓來促進藥物釋放。 滲透泵片片芯加入一定量滲透劑后遇水時可溶解, 產(chǎn)生滲透壓和滲透梯度, 進而促進藥物經(jīng)釋藥小孔釋放。本實驗制備滲透泵片時選擇乳糖作為片芯填充劑,同時它也可作為滲透劑[21-23], 與滲透活性劑（NaCl） 一起產(chǎn)生滲透壓。 為了使在包衣膜內(nèi)部能自發(fā)形成均一、 具有一定黏度的混懸液, 需要在片芯處方中加入適量助懸劑CMC-Na, 同時它遇水溶解時產(chǎn)生的溶脹壓與乳糖、 NaCl 產(chǎn)生的滲透壓共同, 從而促進藥物順利釋放。 為了解決滲透泵片在釋藥初期的遲釋問題, 在片芯中又加入了一定量微晶纖維素, 遇水膨脹后的推動力可促使混懸液較快釋放, 有效解決了遲釋問題, 同時具有優(yōu)良的流動性和黏合性, 也可粉末直接壓片。

本實驗比較了姜黃素原料藥片、 固體分散體片、 單層滲透泵控釋片體外釋藥行為, 發(fā)現(xiàn)單層滲透泵控釋片可顯著改善原料藥片釋藥速率過慢、 累積釋放度過低的缺點, 同時也有效控制了固體分散體片的釋藥速率, 取得了預(yù)期的釋藥結(jié)果。 另外,單層滲透泵控釋片是一種膜控型緩釋制劑, 包衣膜中的增塑劑（鄰苯二甲酸二丁酯）、 致孔劑、 一定機械強度的包衣層共同控制藥物緩慢、 恒速釋放,12 h 內(nèi)累積釋放度可達92.42%, 但其藥物劑量是否需要調(diào)整、 生物利用度如何提高等問題還需作進一步研究。